(57)【要約】【課題】  台材と電気接点材料とを良好な接合状態で接合できる電気接点材料およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  電気接点材層２とろう材層３とからなり、少なくともろう材層側の面１０のプロジェクション形状１３などを台材６に接触させた状態で当該台材６に接合される帯状の電気接点材料１において、ろう材層３の一部を台材６に接触させた状態で、ろう材層３の両側縁部１５が台材６と非接触になるようにする。帯状の電気接点材料１は、台材６に重ねられたとき、プロジェクション形状１３の先端で台材６に接する。一方、ろう材層３の両側縁部１５と台材６との間には隙間Ｃ１が形成される。この隙間Ｃ１がある状態で加熱すると、電気接点材料１の側縁からのろう材３のはみ出しが防止され、電気接点材料１と台材６とが良好な接合状態で接合された帯状クラッド材７が製造される。【選択図】 図４
2005135582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接点材層とろう材層とからなり、少なくともろう材層の一部を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、
ろう材層の一部を台材に接触させた状態で、ろう材層の両側縁部が台材と非接触になるようにしたことを特徴とする電気接点材料。
【請求項２】
電気接点材層とろう材層とからなり、ろう材層を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、
ろう材層側の面に、凸形状を形成したことを特徴とする電気接点材料。
【請求項３】
電気接点材層とろう材層とからなり、ろう材層を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、
ろう材層側の面に、凹形状を形成したことを特徴とする電気接点材料。
【請求項４】
電気接点材層は、銀系接点材料からなるもの、または、銀−酸化物系接点材料からなる主層と当該主層のろう材層側に形成される銀層とからなるものである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の帯状の電気接点材料。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された電気接点材料を台材に接合してなる電気接触片。
【請求項６】
帯状の電気接点材層と帯状のろう材層とを重ね合わせた状態で上下一対の回転ロール間に通すと共に加熱して帯状の電気接点材料を製造する方法において、
ろう材層側に配置される一方の回転ロールは、ろう材層に接する外周面に、ろう材層の両側縁部分が台材と非接触になるように加工する凸形状を有するものであることを特徴とする帯状の電気接点材料の製造方法。
【請求項７】
一方の回転ロールは、ろう材層に接する外周面に、電気接点材料のろう材層側の面にプロジェクション形状を形成するための凹形状または凹凸形状を有するものである、請求項６に記載の帯状の電気接点材料の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の製造方法によって得られた帯状の電気接点材料を、電気接触片の台材用の材料からなる帯状の台材の表面に接合し、得られた帯状のクラッド材から所定形状の電気接触片を切り出す電気接触片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台材に接合されて用いられる電気接点材料および台材に電気接点材料を接合してなる電気接触片に関し、特に、帯状の電気接点材料およびこれを用いた電気接触片に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状の電気接点材料としては、例えば、その裏面側（台材側の面）にろう材が被覆された、いわゆるバックろうタイプのものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】独国特許出願公開第３３１５４９８号明細書
【０００３】
そして、帯状の電気接点材料を用いてモータ用ブラシやリレー用接触子などの電気接触片を製造する方法としては、例えば、帯状の台材と帯状の接点材料とを重ねて接合した帯状クラッド材を製造し、得られた帯状クラッド材をプレス打抜きして所望形状の電気接触片を製造する方法がある（特許文献２参照）。また、帯状クラッド材の製造方法としては、例えば、帯状の台材と帯状の電気接点材料を重ねて上下一対の回転ロール電極間に通すと共に両電極間に通電してシーム溶接する方法がある（特許文献３参照）。
【特許文献２】特開平５−２５８６３７号公報
【特許文献３】特開平３−３５８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、バックろうタイプの帯状の電気接点材料を用い、先に説明した製造方法を用いて、電気接触片を製造しようとすると、帯状クラッド材を製造する段階で、台材と電気接点材料とが良好に接合された帯状クラッド材を製造できない。例えば、台材と電気接点材料とを重ねてシーム溶接を行ったときに、帯状の台材と帯状の電気接点材料との接合面の縁から溶融したろう材が流出し、はみ出し部分が発生してしまう。そして、当該はみ出し部分は、クラッド材から製造された電気接触片の使用時に脱落することがある。はみ出し部分の脱落は、接点動作不良の原因になるものであり好ましくない。また、はみ出し部分が発生すると、そのはみ出し量によっては接合面でのろう材量が部分的に不足して、ろう付け接合強度にバラツキが生じ、接合状態が不安定になることがある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、台材と電気接点材料とを良好な接合状態で接合できる電気接点材料およびその製造方法を提供することと、台材と電気接点材料とが良好な接合状態で接合された電気接触片およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、電気接点材層とろう材層とからなり、少なくともろう材層の一部を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、ろう材層の一部を台材に接触させた状態で、ろう材層の両側縁部が台材と非接触になるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
このような帯状の電気接点材料を帯状の台材に接合する場合は、まず、電気接点材料のろう材層側の面（以下、裏面と記載する）を台材側に向けて台材上に重ねる。すると、ろう材層の少なくとも一部が台材に接する状態になる。なお、台材との接触部としては、例えば、電気接点材料の裏面に形成したプロジェクション形状などの凸形状を挙げることができる。一方、ろう材層の両側縁部は、台材と非接触の状態になる。つまり、ろう材層の両側縁部と台材との間に、帯状の電気接点材料の長手方向に延びる隙間が形成される。このような隙間がある状態で電気接点材料を加熱すると、電気接点材料と台材とが良好な接合状態で接合され、例えば、電気接点材料の側縁からのろう材のはみ出しが防止される。その理由は必ずしも明確ではないが、上記隙間を設けると、加熱したとき、隙間に対応する両側縁部のろう材が台材に接触している部分のろう材に遅れて溶融を開始するようになると推察され、このことが関係していると考えられる。つまり、加熱したときにろう材層の両側縁部の溶融開始時期を遅らせると、両側からのろう材のはみ出しが抑制されると考えられる。そして、はみ出しが防止されると、接合面におけるろう材不足の発生が防止され、ろう付け接合強度にバラツキが生じて接合状態が不安定になるようなことが防止される。また、最終的に製造される電気接触片の使用中に、従来問題になっていたはみ出し部分が脱落するようなことがなくなるので、はみ出し部分の脱落に起因する接点動作の不良の発生が防止される。
【０００８】
ろう材層の側縁部を台材と非接触にする形態としては、種々の形態が考えられる。例えば、電気接点材料および／またはろう材層の両側縁部の厚さを台材との接触部の厚さよりも薄くして、当該両側縁部を台材とは非接触にする形態、ろう材層の両側縁部と台材との接触部との間に段差を設けて両側縁部を台材とは非接触にする形態、あるいは、電気接点材料のろう材層側の面の両側縁部をテーパー面にして台材とは非接触にする形態などを挙げることができる。そして、電気接点材料を台材に接触させたときにろう材層の側縁部分と台材との間に形成される隙間の寸法は０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍであるものがより好ましい。なお、本発明に係る電気接点材料だけでなく、後述する他の発明に係る電気接点材料についても同様であるが、台材としては、例えば、リン青銅、ベリリウム銅、黄銅、銅などが用いられる。また、台材との接合時の加熱方法としては、例えばシーム溶接などの通電加熱による方法などを挙げることができる。
【０００９】
上記課題を解決するための別の発明は、電気接点材層とろう材層とからなり、ろう材層を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、電気接点材料の裏面（ろう材層側の面）に、凸形状を形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
この凸形状は、プロジェクション形状とも称されるものであり、電気接点材料の台材との接合時に当該台材に接触するものである。なお、凸形状の具体例としては、単に凸部だけが設けられている形状以外にも、例えば波形状などの凹凸形状を挙げることができる。また、凸形状や凹凸形状は、電気接点材料の台材への接合条件等に応じて、１つまたは２つ以上形成される。このような凸形状があると、電気接点材料と台材とを重ねて加熱したときに、台材に接触している凸形状の位置から迅速にろう材の溶融が開始するようになる。特に、接合法がシーム溶接である場合には、接触位置から極めて迅速にろう材の溶融が開始するという効果が得られる。そして、本発明に係る電気接点材料の接合は、ろう材を用いて行う接合であるので、通常の抵抗加熱溶接と比べて加熱時の台材温度を低く抑えることができ、台材の溶融が防止されるなど台材への熱影響が最小限に抑えられる。例えば、リン青銅などのばね材は、熱影響を受けることでばね特性が損なわれることがあるので、台材への熱影響を最小限に抑えることができる電気接点材料は極めて有用である。このように、電気接点材料の裏面に凸形状を有する帯状の電気接点材料を用いると、電気接点材料と台材とが良好な接合状態で接合される。なお、帯状の電気接点材料を帯状の台材に接合する手順は、先に説明した手順と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００１１】
上記課題を解決するためのさらに別の発明は、電気接点材層とろう材層とからなり、ろう材層を台材に接触させた状態で当該台材に接合される帯状の電気接点材料において、電気接点材料の裏面（ろう材層側の面）に、凹形状を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
裏面に凹形状を設けると、電気接点材料を台材上に重ねたとき、凹形状に対応する位置に、電気接点材料と台材とに挟まれた隙間が生ずる。この隙間は、その後の加熱により溶融したろう材を溜める部分として用いられる。ろう材を溜める部分があると、溶融したろう材の流動が抑制されて、電気接点材料の側縁からろう材がはみ出すことが防止されることとなり、電気接点材料と台材とが良好な接合状態で接合される。なお、凹形状の具体例としては、単に凹部だけが設けられている形状以外にも、例えば波形状などの凹凸形状を挙げることができる。また、凹形状や凹凸形状は、電気接点材料の台材への接合条件等に応じて、１つまたは２つ以上形成される。
【００１３】
電気接点材料の接点材層は、特に限定されるものではないが、銀系接点材料からなるもの、または、銀−酸化物系接点材料からなる主層と当該主層のろう材層側に形成される銀層とからなるものが好ましい。銀系接点材料としては、例えば、ＡｇＣｕ系やＡｇＮｉ系の接点材料等のＡｇ系の接点材料を挙げることができる。そして、銀−酸化物系接点材料としては、例えば、銀−酸化スズ系の接点材料や、銀−酸化スズ−酸化インジウム系の接点材料を挙げることができる。銀−酸化物系接点材料のろう材層側に銀層を設けておくと、比較的容易に溶接できるなどの利点が得られる。
【００１４】
ここまで説明したように、本発明に係る帯状の電気接点材料を用いると、電気接点材料と台材とを良好な接合状態で接合できる。例えば、電気接点材料の両側縁からのろう材のはみ出しが防止される。そして、このような電気接点材料を用いて製造された電気接触片は、電気接点材料が剥れにくく耐久性に優れている。なお、電気接触片としては、例えば、モータ用のブラシ、リレー用接触子、電磁開閉器の開閉接点あるいは汎用スイッチの接点を挙げることができる。そして、電気接触片には、台材の一方の面のみに電気接点材料が接合されているものと、台材の両面に電気接点材料が接合されているものとがある。
【００１５】
また、本発明に係る帯状の電気接点材料の製造方法としては、次のような方法が好ましい。すなわち、帯状の電気接点材層と帯状のろう材層とを重ね合わせた状態で上下一対の回転ロール間に通すと共に加熱して帯状の電気接点材料を製造する方法において、ろう材層側に配置される一方の回転ロールとして、ろう材層に接する外周面に、ろう材層の両側縁部分が台材と非接触になるように加工する凸形状を有するものを用いることが好ましい。このように、一方の回転ロールの外周面に、上述したような凸形状を設けると、ろう材層の一部を台材に接触させた状態で両側縁部が台材に対して非接触になる帯状の電気接点材料を簡単に製造できる。
【００１６】
そして、一方の回転ロールとしては、ろう材層に接する外周面に、電気接点材料のろう材層側の面にプロジェクション形状を形成するための凹形状または凹凸形状を有するものが好ましい。一方の回転ロールの外周面にこのような凹形状または凹凸形状を設けると、接点材層のろう材層側の面にプロジェクション形状を簡単に形成できる。
【００１７】
また、上記製造方法によって得られた帯状の電気接点材料を、電気接触片の台材用の材料からなる帯状の台材の表面に接合し、得られた帯状のクラッド材から所定形状の電気接触片を切り出すことにより、簡単に電気接触片を製造できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明に係る電気接点材料を用いると、電気接点材料と台材とを良好な接合状態で接合でき、電気接点材料の両側縁からのろう材のはみ出しが防止される。そして、良好に接合された台材と電気接点材料とからなる電気接触片を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る、いわゆるバックろうタイプの電気接点材料の好適な実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
電気接点材料の製造
まず、片面に銀層（Ａｇ）が張り付けられた帯状の銀−酸化スズ−酸化インジウム系の接点材料からなる接点材（ＡｇＳｎＯ２Ｉｎ２Ｏ３）と、帯状のろう材（ＪＩＳ  ＢＣｕＰ−５，Ａｇ：１５％、Ｐ：５％、Ｃｕ：残部）を用意した。そして、両帯状材を一対の回転ロール電極を用いるシーム溶接法によって連続的に接合して、図１に示されるように、帯状の接点材層２と帯状の薄いろう材層３とからなるバックろうタイプの帯状の電気接点材料１を得た。なお、符号「２ａ」は銀層を示す。
【００２１】
図１に示されるように、電気接点材料１の接点材層２側の面は、凹凸の無い平坦な曲面になっている。他方、裏面（ろう材層３側の面）１０は凹凸を有している。具体的に説明すると、図２に示されるように、裏面１０には、平面部１１と、凹形状１２，１４に挟まれたプロジェクション形状（凸形状）１３とが形成されている。また、ろう材層３の両側縁部１５は、台材６（図４（ａ）参照）との接合時に台材６に接触する平面部１１やプロジェクション形状１３の先端部に対して段差がつけられている。
【００２２】
そして、本実施形態では、このような帯状の電気接点材料１を、上述したように、帯状の接点材２と帯状のろう材３とをシーム溶接することによって製造した。シーム溶接では、図３に示される一対の回転ロール電極（以下、単にロールと記載する）４，５を用いた。図示されるように、両ロール４，５は、いずれも筒状の側面に全周に亘って形成される溝部４０，５０を有している。帯状の接点材２側に配置される上側のロール４の溝部４０は、断面形状（ロール回転軸方向断面形状）がコ字形であり、底面４１の断面形状は直線である。
【００２３】
他方、帯状のろう材３側に配置されるロール５の溝部５０の断面形状は、概略的にはコ字形であるが、底面５１の断面形状は凹凸を有する。つまり、図３に示されるように、下側のロール５は、その外側面の溝部５０の底面５１に、その全周に亘って形成される環状の凸形状５１ａと、環状の凹形状５１ｂと、環状の凸形状５１ｃと、当該凸形状５１ｃに連なるように形成される環状の凸形状５１ｄとを備えている。これらのうち、凸形状５１ａ，５１ｃは、電気接点材料１の裏面１０の凹形状１２，１４と、当該凹形状１２，１４に沿うように接点材層２のろう材層３側の面に形成される凹形状２２，２４（図４（ａ）参照）を形成するものである。そして、凹形状５１ｂは、電気接点材料１の裏面１０のプロジェクション形状１３と、当該プロジェクション形状１３に沿うように接点材層２のろう材層３側の面に形成されるプロジェクション形状（凸形状）２３（図４（ａ）参照）を形成するものである。また、凸形状５１ｄは、ろう材層３の両側縁部１５（図２参照）と、平面部１１やプロジェクション形状１３が形成されている部分との間に段差をつけるものである。なお、ロール電極の形状が異なること以外、シーム溶接の方法は通常の方法と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
電気接触片の製造
まず、上記製造方法によって得られたバックろうタイプの帯状の電気接点材料１の他に、電気接触片用の帯状の台材６（図４（ｂ）参照）を用意した。この台材６は、その上面すなわち電気接点材料１のろう材層３を接触させる面が平面のものである。そして、両帯状材１，６を重ねた状態にして連続的にシーム溶接し、図４（ｂ）に示されるようなトップレイタイプの帯状クラッド材７を製造した。
【００２５】
両帯状材１，６を重ねた状態では、電気接点材料１は、その平面部１１およびオブジェクション形状１３の先端部で台材６に接触する（図４（ａ）参照）。なお、重ねた状態におけるろう材層３の側縁部１５と台材６との間の隙間Ｃ１の寸法Ｌは０．０３ｍｍであった。また、図４（ｃ）に示されるように、本実施形態のバックろうタイプの帯状の電気接点材料１が用いられた帯状クラッド材７では、電気接点材料１の側縁からのろう材のはみ出しが防止された。はみ出しが防止された理由としては、図４（ａ），（ｃ）に示されるように、シーム溶接の際にろう材層３の側縁部１５と台材６との間に隙間Ｃ１を形成して非接触状態を確保したこと、プロジェクション形状２３を形成したこと、凹形状２２，２４に対応する位置に接点材層２と台材６とに挟まれる隙間Ｃ２を確保して溶融したろう材を溜めることができるようにしたことが考えられる。
【００２６】
そして、得られた帯状クラッド材７に打抜き加工を施して、図５に示されるような電気接触片８を得た。なお、シーム溶接の方法は、帯状クラッド材の製造に用いられている従来の方法と同じであるのでその詳細な説明は省略する。
【００２７】
帯状のクラッド材の接合部の硬さ評価
シーム溶接前の電気接点材料１および台材６のビッカース硬さ（ＨＶ）と、電気接触片８を製造する途中で得られる帯状クラッド材７を構成する接点材層２および台材６のビッカース硬さを測定した。測定結果を表１に示す。
【００２８】
帯状のクラッド材の接合強度の評価
帯状クラッド材７における電気接点材料１と台材６との接合強度を測定した。ここでは、帯状クラッド材７を幅方向の中央に長手方向の折り線が入るように１８０°折り曲げ、その状態における接合面積が折り曲げ前の接合面積の７５％以上であるか否かを基準として接合強度の良否を評価した。その測定結果を表２に示す。表中において、「○」は、折り曲げ後の接合面積が７５％以上であったことを示す。
【００２９】
なお、表１および表２から解るように、ここでは、電気接点材料の幅および総厚さの条件や、台材の材質、幅および厚さの条件を種々変更してビッカース硬さおよび接合強度を測定した。
【００３０】
【表１】
2005135582.tif 000003
【００３１】
表１に示されるように、実施形態の電気接点材料を用いた場合、電気接点材料の厚さや台材の材質および厚さ等の条件に拘わらず、溶接の前後で台材および電気接点材料の硬さは変化しなかった。この結果、本実施形態によれば、台材の特性は変化しないことが解った。
【００３２】
【表２】
2005135582.tif 000004
【００３３】
表２に示されるように、実施形態の電気接点材料を用いた場合、電気接点材料の厚さや台材の材質および厚さ等の条件に拘わらず、良好な接合状態で接合されており、溶接後に十分な接合強度が得られた。
【００３４】
ここまでの説明から解るように、本発明に係る電気接点材料の特徴の１つはろう材層の側縁部の厚さを薄くしたことにあり、このような特徴を有する電気接点材料１の形状としては、ここまで説明したものの他にも次に説明するような形状など、種々の形状が考えられる。なお、次に説明する電気接点材料１ａ（図６参照）では、先に説明した電気接点材料１と同様の事項については共通の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図６に示される帯状の電気接点材料１ａは、銀層２ａ（厚さ０．０５ｍｍ）を有する接点材層２とろう材層３（厚さ０．０３ｍｍ）とからなるバックろうタイプのものであり、裏面１０の中央部に平面部１１を有する。そして、ろう材層３の両側縁部１５は、段差１１ａ（高さ寸法Ｌ２は０．０３ｍｍ）を介して平面部１１に連なっている。したがって、帯状の電気接点材料１ａを台材６に重ねると、先に説明した電気接点材料１の場合と同様、平面部１１で台材６に接触し、側縁部１５と台材６との間に隙間（隙間Ｃ１（図４（ａ）参照）と同様の隙間）が生ずる。このようにして、側縁部１５と台材６とを非接触状態にすることができれば、接合の際に電気接点材料１の場合と同様の効果が得られ、電気接点材料１ａと台材６とを良好な接合状態で接合できるようなる。
【００３６】
以上の説明から解るように、本実施形態によれば、シーム溶接によって電気接点材料と台材とを良好に接合でき、シーム溶接時にろう材が電気接点材料の両側縁からはみ出すようなことが防止される。したがって、接合強度にバラツキが生ずるようなことが防止される。また、このようにして得られた帯状クラッド材を用いれば、これに打抜き加工を施すことによって、はみ出し部分を有していない電気接触片が製造される。これを用いれば、電気接触片使用時のはみ出し部分の脱落に起因する動作不良の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一部に断面を有する実施形態の帯状の電気接点材料を示す斜視図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から見た状態を示す矢視図である。
【図３】シーム溶接で用いられる一対の回転ロール電極の要部を示す正面図である。
【図４】（ａ）は、実施形態の電気接点材料を台材に重ねた状態の要部を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、シーム溶接後に得られる帯状クラッド材を示す斜視図であり、（ｃ）は、（ｂ）の矢印Ｂの方向から見た状態を示す矢視図である。
【図５】クラッド材から得られる電気接触片を示す斜視図である。
【図６】別の実施形態の帯状の電気接点材料の断面形状および構造を示す断面図ある。
【符号の説明】
【００３８】
１，１ａ  電気接点材料
２  接点材、接点材層（電気接点材層）
２ａ  銀層
３  ろう材、ろう材層
４，５  ロール（回転ロール）
６  台材
７  帯状クラッドろう材
８  電気接触片
１０  電気接点材料の裏面（電気接点材料のろう材層側の面）
１１  平面部（台材との接触部）
１３  プロジェクション形状（凸形状、台材との接触部）
１５  電気接点材料の側縁部
２３  接点材層のろう材層側の面のプロジェクション形状
５１ｂ  下側のロールの環状の凹形状
５１ｄ  下側のロールの環状の凸形状
【図１】
2005135582.tif 000005
【図２】
2005135582.tif 000006
【図３】
2005135582.tif 000007
【図４】
2005135582.tif 000008
【図５】
2005135582.tif 000009
【図６】
2005135582.tif 000010